[发明专利]一种含有高活性促骨生长因子的骨修复生物材料及用途

说明书

本发明涉及一种含有高活性促骨生长因子的骨修复生物材料，包括水凝胶、促骨生长因子、包封有促骨生长因子的PLGA纳米微球以及脱钙骨基质、磷酸钙材料，其各组分的质量百分含量为，0％≤磷酸钙材料≤30％，2％≤水凝胶材料≤20％，0％≤包封有促骨生长因子的PLGA纳米微球≤16％，0％＜促骨生长因子≤0.016％，0％＜脱钙骨基质≤30％，余量为水。本发明所述生物材料包封率高、其中缓释微球粒径合适、控释效果优异、成骨活性显著、生物安全性和生物相容性良好。

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及一种含有高活性促骨生长因子的骨修复生物材料及用途。

背景技术

目前用于治疗骨损伤的骨修复材料首选自体骨，自体骨具有良好的骨诱导和骨传导效果，但具有一定的并发症以及来源有限无法满足骨修复材料的大量需求。第二种是异体骨，其优点在于与正常骨组织有相似的成份和结构，但存在免疫排斥以及促成骨活性低的问题。第三类是人工骨，可分为无机材料类，如羟基磷灰石和可降解生物陶瓷等；有机材料类，如胶原蛋白、壳聚糖及促成骨蛋白因子等。将外源促成骨蛋白组合到人工骨材料中用于骨损伤治疗已被证实具有成骨修复效果。

BMP蛋白家族是目前被公认的促成骨蛋白因子家族，如BMP-2及BMP-7等，除此之外还有FGF、EGF、TGF、VEGF等促进组织再生和修复的蛋白因子。但是，这些蛋白因子在体内容易被降解，存留时间短，容易扩散到全身引起潜在不良反应，在骨损伤部位的整个成骨修复中无法持续提供促成骨作用，需要合适的缓释系统使促成骨因子在体内持续、缓慢及在特定位置进行局部释放。现有的缓释系统主要分为物理吸附、化学交联及微囊递送。由于微囊传递系统的可降解性及制备技术的提升被应用到越来越多的生物治疗领域，其中聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)由于其生物相容性以及低免疫源性等特点被广泛应用于微囊传递系统，已经获得商业应用的包括不同分子量的PLGA及其共聚复合物。由PLGA所制备的药物递送系统根据粒径大小主要分为微球和纳米粒，近年来，无创/微创给药的理念逐渐深入人心，PLGA纳米粒递送系统也获得了更大的关注。以PLGA为主体材料负载生长因子可以克服生长因子在单独应用时的不足，既能控制生长因子的释放，又能保护其生物学活性。PLGA纳米粒的制备方法很多，通常根据所负载的物质的性质来决定，负载蛋白质类大分子以复乳法常用。PLGA是目前已知的一种良好的缓释系统载体材料，其家族成员众多。它水解后可产生代谢性单聚物，乳酸和乙醇酸。这两种单体在机体内存在，且很容易通过三羧酸循环代谢，因此在药物递送或生物材料应用中广泛使用。通常来说，分子量越大，降解越困难；PGA(聚乙醇酸)含量越高，亲水性越强，但材料强度降低。运用PLGA包封进行生长因子递送，包封率和缓释动力学是评估其递送效的重要参数。生长因子和靶器官的性能决定了PLGA的选材。在制备过程中，有很多因素都会影响纳米粒对蛋白质的包封率和缓释动力学，如PLGA投入量、水油比、PVA浓度、磁力搅拌速度、超声功率大小等，除此之外在制备纳米粒的过程中，还会使用有机溶剂(如二氯甲烷)、表面活性剂(如PVA)等物质，这些物质可能会残留在纳米粒表面，对纳米粒本身结构、生长因子活性、细胞生长等方面产生影响。华中科技大学袁泉等利用PLGA、BMP-2活性多肽、羟基磷灰石制备了载骨形态发生蛋白2活性肽的纳米仿生骨基质材料，并证明其具有良好的成骨效果。G.Wei等利用PLGA纳米微球与BMP7成骨因子复合而成的纳米纤维支架能够增强成骨作用。

虽然对PLGA复合成骨材料用于骨损伤治疗的研究已经取得了令人鼓舞的成就，但目前仍有很多问题没有解决，最突出的问题是PLGA纳米微球由于其纳米级尺寸依旧存在进入血管随血液扩散到机体的其他部位，造成不可控的潜在风险；其次目前复合PLGA的骨修复材料制备工艺欠佳，表现在具有良好力学强度的PLGA骨修复材料缺乏良好的控释效果，导致促成骨活性因子不能在整个成骨过程中发挥作用，具有良好成骨因子控释作用的PLGA复合骨修复材料又缺乏合适的力学强度，同时目前缺乏针对不同骨损伤部位空间形状的外形灵活可控的复合PLGA成骨材料来进行更加合理有效，方便快捷的骨缺损部位的填充，除此之外还有生长因子包封率和载药率均不高、生长因子在制备过程中极易失活、生长因子释放曲线在时间和浓度上均难以与体内需要相匹配、突释现象仍没得到很好解决等。